江西专版2020中考物理复习方案第一篇教材复习专项03机械效率的测量及计算试题.docx

　专项(三)　机械效率的测量及计算　
类型1　机械效率的测量
1. 林红同学用如图ZX3-1甲所示的装置进行“测量滑轮组的机械效率”的实验(忽略绳重和摩擦)。

图ZX3-1
(1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，且在　　　　(选填“静止”或“拉动”)时读数。 
(2)若重物以0. 1 m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向上移动的速度为　　　　m/s。 
(3)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图像，分析图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越　　　　。 
(4)分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为　　　　N。 
(5)林红在上述实验的基础上多使用一个滑轮再次做了实验，如图丙所示。林红多使用了一个滑轮，这样做的目的是 (　　)
A. 可以省力 B. 可以省功
C. 可以省距离 　　　　 D. 可以改变拉力的方向
(6)林红同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时，甲、丙滑轮组的机械效率　　　　(选填“相同”或“不相同”)。 
2. 林红在“探究斜面的机械效率”的实验中，用长度s=0. 50 m的木板搭成一个如图ZX3-2所示的斜面，用弹簧测力计将重力G=5. 0 N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端。

图ZX3-2
L/m
0. 45
0. 40
0. 35
0. 30
W额/J
0. 90
0. 80
0. 70
0. 60
(1)林红在实验中，调整斜面高度为h=0. 22 m，将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中，弹簧测力计的示数F=4. 0 N，则有用功为　　　　J。 
(2)林红利用上述器材进一步研究发现，木板搭成倾角不同的斜面时，将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，额外功W额与斜面的水平长度L的关系如上表。
①通过数据分析，林红得出了结论：W额与L成　　　　比。 
②当斜面的水平长度L=0. 40 m时，斜面的机械效率为　　　　。(写成百分数的形式，结果保留三位有效数字) 
3. 林红同学用如图ZX3-3所示的装置测量杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点。

图ZX3-3
(1)林红将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上　　　　拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η=　　　　。(用已知或测量物理量的符号表示) 
(2)林红将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)F1，此次弹簧测力计做的功将　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)第一次做的功，杠杆的机械效率将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 
(3)林红将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比是　　　　(选填“最大”“最小”或“相等”)的。 
(4)本实验中，影响杠杆机械效率的主要因素是　　　　　　、　　　　　　　　。 
类型2　机械效率的计算
4. (不定项)[2018·江西样卷]如图ZX3-4所示，用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升，在时间t内物体上升的高度为h(物体未拉出水面)，若物体的体积为V，水的密度为ρ，则下列算式正确的是 (　　)

图ZX3-4
A. η=G3F
B. η=G-ρVg3F
C. W有=Gh
D. P有=(G-ρVg)ht
5. 如图ZX3-5所示，建筑工人用滑轮组在20 s的时间内将重为480 N的物体匀速提升5 m，所用的拉力为300 N。求这个过程中：
(1)工人做的有用功。
(2)拉力的功率。
(3)滑轮组的机械效率。

图ZX3-5

6. [2018·南昌一模]如图ZX3-6所示，A、B物块的质量分布均匀，长度分别是a、b，重力分别是GA、GB；A、B两长方体底面积SA∶SB=3∶2，滑轮下的绳子挂在两物体结合部位恰好A、B水平静止，且在拉力F=62. 5 N的作用下匀速竖直向上运动，滑轮的机械效率η=80%，GA=60 N。求：
(1)A、B两物块的总重力G0。
(2)a∶b的比值是多少。
(3)A、B两物块的密度ρA∶ρB的比值是多少。

图ZX3-6

7. 如图ZX3-7所示，工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力，将重800 N的货物从A点匀速推至B点；再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s，到达C点。已知AB长3 m，BC长1. 2 m，距地面高1. 5 m。求：
(1)货物在水平面上运动的速度。
(2)水平推力做功的功率。
(3)斜面的机械效率。

图ZX3-7

8. 如图ZX3-8所示，林红同学在探究利用杠杆做功的实践活动中，将杠杆一端固定，中点处挂有一重力G为20 N的物体，现在竖直提起杠杆的另一端，使物体缓慢匀速提升。(摩擦忽略不计)
(1)若不计杠杆自重，求拉力F的大小。
(2)若杠杆是一根自重为5 N、材料均匀的硬棒，将物体提升的高度h为0. 1 m，林红使用杠杆所做的有用功W有为多大?机械效率η是多大?

图ZX3-8

【参考答案】
1. (1)拉动　(2)0. 3　(3)低
(4)4　(5)D　(6)相同
[解析](4)忽略绳重和摩擦，提升物体重力所做的功为有用功，提升物体和动滑轮重力所做的功为总功，则滑轮组的机械效率： η=W有用W总×100%=Gh(G+G动)h×100%=GG+G动×100%，
由图乙可知，G动=1 N，η=80%，则80%=GG+1N×100%，则G=4 N。(6)林红同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，则克服动滑轮重做的功为额外功，额外功相同，做的有用功相同，因此总功相同，由η=W有用W总×100%知甲、丙滑轮组的机械效率相同。
2. (1)1. 1　(2)①正　②65. 2%
[解析](1)有用功W有=Gh=5 N×0. 22 m=1. 1 J。
(2)①由题表中实验数据可知，额外功W额与斜面水平长度L成正比。②当斜面的水平长度L=0. 40 m时，额外功W额=0. 80 J，根据勾股定理，
斜面高度h'=s2-L2=(0. 5m)2-(0. 4m)2=0. 3 m，
此时有用功W有'=Gh'=5 N×0. 3 m=1. 5 J，
总功W总'=W有'+W额=1. 5 J+0. 80 J=2. 3 J，
机械效率η'=W有'W总'=1. 5J2. 3J≈65. 2%。
3. (1)匀速　2mg×h2F1×h1×100%
(2)大于　小于　变大
(3)最大
(4)杠杆的自重　提升物体的重力
[解析](1)测量杠杆的机械效率时，将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，则有用功为W有用=G×h2=2mg×h2，总功W总=F1h1，则机械效率的表达式：
η=W有用W总×100%=2mg×h2F1×h1×100%。
(2)钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F1×OA=G×OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F2×OA=G×OC；从图中可以看出，由OB到OC，力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，并且有用功与总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大。
(3)因为第一次与第二次的有用功相等，并且第二次的额外功小，而机械效率等于有用功与总功的比值，所以第一次的机械效率小于第二次的机械效率；将3只钩码悬挂在C点时，物体升高的高度不变，物重增加，由W有=Gh2可得，有用功变大，但杠杆提升的高度与第二次相同，额外功与第二次相同，又因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第三次的机械效率大于第二次的机械效率。综上所述，第三次的机械效率最大。
4. BD
5. 解：(1)将重为480 N的物体匀速提升5 m，做的有用功： W有用=Gh=480 N×5 m=2400 J。
(2)绳子的有效段数为2，绳子自由端移动的距离： s=nh=2×5 m=10 m，
拉力做的总功：W总=Fs=300 N×10 m=3000 J，
拉力的功率：P=W总t=3000J20s=150 W。
(3)滑轮组的机械效率： η=W有用W总×100%=2400J3000J×100%=80%。
6. 解： (1)由η=W有W总×100%得，此滑轮的机械效率
η=G02F×100%=G02×62. 5N×100%=80%，解得G0=100 N。
(2)B的重力为GB=G0-GA=100 N-60 N=40 N，根据杠杆平衡条件得GA×12a=GB×12b，代入数据得60 N×12a=40 N×12b，解得a∶b=2∶3。
(2)由密度的计算公式得： ρA=GASAag，ρB=GBSBbg。将a∶b=2∶3，SA∶SB=3∶2，代入解得ρA∶ρB=3∶2。
7. 解：(1)货物在水平面上运动的速度为v=st=1. 2m5s=0. 24 m/s。
(2)水平推力做功的功率P=Wt=Fst=Fv=100 N×0. 24 m/s=24 W。
(3)在斜面上推力做的功W总=F's'=500 N×3 m=1500 J；做的有用功W有=Gh=800 N×1. 5 m=1200 J；
斜面的机械效率η=W有W总=1200J1500J=80%。
8. 解：(1)由杠杆原理可知： Fl1=Gl2，l1、l2分别为拉力F和重力G的力臂，由物体挂在杠杆中点及几何比例关系可得l1l2=21，则FG=l2l1=12，拉力F的大小F=12G=12×20 N=10 N。
(2)杠杆做的有用功W有=Gh=20 N×0. 1 m=2 J，额外功为克服杠杆自重做的功，W额=G杆h=5 N×0. 1 m=0. 5 J，总功W总=W有+W额=2 J+0. 5 J=2. 5 J，则杠杆的机械效率η=W有W总=2J2. 5J=80%。

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